JPH0765938A - 高温流体用導管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 どのような高温流体Ｆであってもセラミッ
クス製の導管を効率よく加熱するとともに、容易にその
高温を維持し、かつ温度制御も可能で、セラミックス製
の導管の割れも回避可能な高温流体用導管１０を提供す
ること。 【構成】 加熱方法としては最も効率がよいとともに
瞬時に加熱状態を変更することができる高周波誘導加熱
法を用い、導管の材質は高温流体Ｆに対して最も適当
な、すなわちこの高温流体Ｆと腐食や溶損などの反応を
起こさず、かつ高温度で十分な機械的強度を有するセラ
ミックスを採用することとし、流路１３を形成したセラ
ミックス導管１１と、セラミックス導管１１の内部に埋
め込む微小単体の導電体１２と、を有するとともに、こ
の導電体１２を高周波誘導加熱手段１４により加熱可能
としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温流体用導管にかかる
もので、とくにセラミックス製の導管内に高温流体を流
す高温流体用導管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高温流体用導管としては、内部の
流路を流れる高温流体が、たとえば溶融金属、溶融ガラ
ス、溶融プラスチックなど、腐食性が強く、あるいは非
常の高温の場合に、その温度を維持しながら移送しなけ
ればならないときに、その高温流体に対して健全な（高
温流体との間に反応などを起こさない）材料たとえばセ
ラミックス製のものを使用することが望ましい。

【０００３】しかしながら、セラミックス製の導管を効
率よく加熱保持することは困難である。とくに、当該高
温流体を成形型内に鋳込んで成形する、たとえばダイキ
ャスト法あるいは射出成形法などにおいては、導管部分
がゲート部やランナー部のようにその構造上流体が不健
全に冷却されやすい部位において、その高温流体の温度
制御は重要な問題となる。

【０００４】こうした温度制御が重要な場合の加熱方法
としては、一般なバンドヒーター（図示せず）などによ
る加熱法のほかに、高周波による電磁誘導加熱法が用い
られるが、この電磁誘導加熱法では電導体に発生する誘
導電流を利用するために、絶縁体であるセラミック材料
は加熱されない。

【０００５】したがって、このセラミックス製の導管を
加熱する方法としては、上記バンドヒーターなどのよう
な外部からの加熱機構が用いられる。

【０００６】しかしながら、バンドヒーターによる加熱
方式は効率が悪く、とくに温度を可変としてこれを制御
を行う必要がある場所には適当ではない。

【０００７】なお、特開昭５９−５１４９７号および特
開昭５９−７１２９２号などのようにセラミックス製の
導管内に金属体を設けて高周波誘導加熱を行う加熱筒が
あるが、加熱による温度上昇にともない、内部に設けた
金属体の熱膨張によるセラミックス製の導管の割れの問
題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、どのような高温流体
であっても、健全にかつ適正な温度に制御可能であり、
セラミックス製の導管を効率よく加熱するとともに、加
熱にともなうセラミックス製の導管の割れも回避可能な
高温流体用導管を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、加熱
方法としては最も効率がよいとともに瞬時に加熱状態を
変更することができる高周波誘導加熱法を用い、導管の
材質は、高温流体に対して最も適当な、すなわち、この
高温流体と腐食や溶損などの反応を起こさず、かつその
温度で十分な機械的強度を有するセラミックスを採用す
ることを前提としたもので、高温流体を流す流路を有す
る高温流体用導管であって、上記流路を形成したセラミ
ックス導管と、上記流路の内壁面に露出しないようにこ
のセラミックス導管の内部に埋め込まれた複数個の導電
体と、を有するとともに、この導電体を高周波誘導加熱
手段により加熱可能としたことを特徴とする高温流体用
導管である。

【００１０】また、上記導電体は、ファイバー状あるい
は粒子状を有する微小な単体からなり、セラミックス導
管内部に不連続にかつ無秩序な状態にこれを配置するこ
とを特徴とするものである。

【００１１】さらに、上記高周波誘導加熱手段は、これ
を複数の高周波誘導加熱手段に分割することによりそれ
ぞれ独立に制御可能とすることができる。

【００１２】

【作用】本発明による高温流体用導管においては、セラ
ミックス導管内にたとえばタングステン製その他の導電
性を有する金属体などを導電体として埋め込むため、通
常高周波誘導加熱法によっては加熱されないセラミック
ス製導管を高周波誘導加熱法により加熱することが可能
となり、各種の高温流体においても健全な温度域に制御
しながら、反応などが起こらない高温流体用導管を提供
することができる。

【００１３】さらに、当該導電体は、たとえば微細なフ
ァイバー状あるいは粒子状とした複数個の単体からこれ
を構成し、互いに不連続な状態でかつ無秩序に配置する
ことによって、誘導加熱により熱膨張する導電体の膨張
量を、局部的に小さな量に抑えることができ、なおかつ
膨張の方向がランダムに分散されるので、全体として大
きな熱応力の発生を防止することができ、加熱にともな
う応力が全体の高温流体用導管にかかっても、単一な導
電体よりも応力を的確に吸収可能で、とくにセラミック
ス導管部分に割れが発生することを防止可能である。

【００１４】また、高周波誘導加熱手段を複数の高周波
誘導加熱手段に分割することにより、当該高温流体用導
管の用いられる部位に応じて加熱温度をそれぞれ独立に
制御可能である。

【００１５】

【実施例】つぎに、本発明の第一の実施例による高温流
体用導管１０を図１および図２にもとづき説明する。

【００１６】図１は、高温流体用導管１０の軸方向断面
図、図２は同、径方向断面図であり、この高温流体用導
管１０はセラミックス製の円筒状のセラミック導管１１
と、このセラミックス導管１１内に埋め込み配置した多
数のの微小なファイバー状の導電体１２とを有する。

【００１７】セラミックス導管１１内には高温流体Ｆの
流路１３を形成するとともに、セラミックス導管１１の
外部には高周波誘導加熱用コイル（高周波誘導加熱手
段）１４を配置してある。

【００１８】セラミックス導管１１は、アルミナあるい
はジルコミアなど、高温流体Ｆとの反応性がないセラミ
ックス材料によりこれを構成してある。

【００１９】導電体１２は、材質および形状ともにとく
に指定するものではなく、加熱温度およびセラミックス
導管１１の材質によりこれを選択するが、一般的にはタ
ングステンなどの高融点材料のウィスカー、短繊維ある
いは粒子（大きさが０．１〜１００μｍ程度）が最適で
ある。

【００２０】また、導電体１２をセラミックス導管１１
の内部に埋め込む方法としては、一般的な粉末冶金の方
法により、導電体１２をセットした容器（図示せず）内
にセラミックス導管１１の材料であるセラミックス粉末
を充填したのち、焼き固める方法を採用するが、その他
任意の方法を採用可能である。

【００２１】なお、本発明において導電体１２の配置状
態は、特定の状態に規定されるものではないが、無秩序
に、かつ互いに不連続な状態に配置してあるものとす
る。

【００２２】また、セラミックス導管１１の内壁面近傍
には、導電体１２を配置しないようにすることにより、
高温流体Ｆとの反応を防ぐ。導電体１２を配置しない厚
さＴは任意であるが、通常０．１〜２ｍｍ程度が最適で
ある。

【００２３】こうした構成の高温流体用導管１０におい
て、つまり非導電性のセラミックス材料で構成したセラ
ミックス導管１１の内部に導電体１２を埋め込むことに
より、かつ高周波誘導加熱用コイル１４による高周波誘
導加熱によって、セラミックス導管１１を加熱すること
ができる。

【００２４】高周波誘導加熱の機構は、セラミックス導
管１１に埋め込まれた導電体１２が誘導加熱により発熱
し、その導電体１２からの熱伝導によりセラミックス導
管１１ないし高温流体用導管１０全体が加熱される。

【００２５】この加熱方法は、セラミックス製の導管の
まわりにバンドヒーターを巻き付ける従来のような加熱
方法より効率がよく、あるいは金属製導管内の内面にセ
ラミックスコーティングしたような導管（図示せず）に
おけるコーティングの剥離などの問題がない。

【００２６】また、図２は本発明の第二の実施例による
高温流体用導管２０の軸方向断面図であり、この高温流
体用導管２０では、セラミックス導管１１を大径部１１
Ａおよび小径１１Ｂから構成し、高周波誘導加熱用コイ
ル１４を任意の複数部分（大径用コイル１４Ａおよび小
径用コイル１４Ｂ）に分割して個々に制御可能とすれ
ば、高温流体Ｆの流れる部位に応じて温度制御を行うこ
とができる。

【００２７】すなわち、本発明においては、単なる高温
流体Ｆを流す導管だけではなく、既述したようにモール
ド成形法におけるゲート部およびランナー部、また射出
成形機のノズル部やシリンダー部などにも応用可能であ
る。

【００２８】たとえば、本発明による高温流体用導管１
０（図１）を加熱シリンダーに適用した場合には、従来
たとえばバンドヒーターなどのように外部から加熱であ
ったため効率が悪く、かつ長手方向に温度分布をつける
ために各ヒーターの出力を変えても適正な分布を得るこ
とは困難であったが、本発明によると、流路１３内の高
温流体Ｆ近傍という内部から加熱が可能であるため、加
熱効率がよく、温度分布をつける場合にも、高周波誘導
加熱用コイル１４を分割し（図２を参照）、出力を変え
ることによって長手方向各部での高温流体Ｆの温度変化
および管理を容易に行うことができる。

【００２９】また、本発明による高温流体用導管２０
（図３）を加熱ノズルに適用した場合には、上述の加熱
シリンダーのような各部分での適正な温度管理が可能に
なるばかりではなく、射出時、保圧時あるいはノズル後
退時など、時間によるプラスチックの温度変化および管
理が可能になり、より最適化された成形条件を選定する
ことができる。

【００３０】こうした場合、ノズルの射出口に相当する
小径部１１Ｂの近傍に導電体１２を埋め込み、高周波誘
導加熱用コイル１４Ｂによって出力を変化させることに
より、ノズルの射出口のみの温度を可変とすることがで
きる。

【００３１】さらに、本発明による高温流体用導管１
０、２０をガラスの溶融射出成形用の、たとえばシリン
ダー、ノズルあるいは金型などの各部位に適用する場合
に、溶融ガラスは温度によって粘性が大きく変化するた
め、各部位の温度制御を厳密に行う必要があるととも
に、その温度が８００〜１４００℃と非常に高く、金属
と反応しやすいために、溶融ガラスと接触するところは
セラミックス製とする必要がある。

【００３２】しかしながら、セラミックスは熱伝導率が
悪いため、外部からの加熱では非常に効率が悪く、また
その多くが非導電体であるために電磁誘導加熱を使うこ
とができない。

【００３３】そこで本発明のようにセラミックス導管１
１、１１Ａ、１１Ｂの内部に適宜導電体１２を埋め込
み、外部から高周波誘導加熱用コイル１４、１４Ａ、１
４Ｂによって発熱させることにより、効率よく加熱ある
いは保温を行うことができ、しかも、各部において温度
制御することが容易となる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来高周
波誘導加熱法によっては加熱することができなかった非
導電製のセラミックス材料により作成したセラミックス
導管を高周波誘導加熱法により加熱することができるよ
うになり、高温流体との反応防止や高温強度の問題解
決、さらには急速でしかも厳密な温度制御を行うことが
できるとともに、熱応力が発生してもこの応力をよく吸
収可能で、セラミックス導管の割れを防止することがで
きる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例による高温流体用導管１
０の軸方向断面図である。

【図２】同、高温流体用導管１０の径方向断面図であ
る。

【図３】本発明の第二の実施例による高温流体用導管２
０の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１０ 高温流体用導管 １１ セラミックス製の円筒状のセラミックス導管 １１Ａ セラミックス導管１１の大径部 １１Ｂ セラミックス導管１１の小径部 １２ 導電体 １３ 高温流体Ｆの流路 １４ 高周波誘導加熱用コイル（高周波誘導加熱手段） １４Ａ 大径用コイル １４Ｂ 小径用コイル ２０ 高温流体用導管 Ｆ 高温流体 Ｔ 導電体１２を配置しない厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温流体を流す流路を有する高温流体
   用導管であって、 前記流路を形成したセラミックス導管と、 このセラミックス導管の内部に無秩序にかつ不連続な状
   態で、かつ前記高温流体を流す前記流路の内壁面に露出
   しないように配置させた複数個の微小な単体からなる導
   電体と、を有するとともに、 この導電体を高周波誘導加熱手段により加熱可能とした
   ことを特徴とする高温流体用導管。
2. 【請求項２】 前記高周波誘導加熱手段は、これを複
   数の高周波誘導加熱手段に分割することによりそれぞれ
   独立に制御可能としたことを特徴とする請求項１記載の
   高温流体用導管。